材料力學(xué)第7章

工程背景

壓桿彈性穩(wěn)定的基本概念確定臨界載荷的平衡方法歐拉公式(細(xì)長(zhǎng)桿)

柔度

非彈性屈曲

壓桿失效與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

結(jié)論與討論第九章重點(diǎn)內(nèi)容

第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

失效的概念與分類(lèi)

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為兩種強(qiáng)度失效形式

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

結(jié)論與討論

失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效—由于材料的力學(xué)行為而使構(gòu)件喪失正常功能的現(xiàn)象.失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則斷裂-材料強(qiáng)度不足強(qiáng)度失效的例子屈曲失效—由于壓桿的平衡構(gòu)形的突然改變而發(fā)生的力學(xué)失效失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2004年5月24日，法國(guó)戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)2E候機(jī)廳發(fā)生坍塌事故.關(guān)于此次失事原因的主要猜測(cè)就落在了設(shè)計(jì)師安德魯?shù)纳砩?。目前，已?jīng)有專家對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了質(zhì)疑。據(jù)悉，在2E候機(jī)廳這個(gè)640米長(zhǎng)、33．5米寬的大廳中，沒(méi)有使用任何內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，候機(jī)廳的結(jié)構(gòu)由于溫度變化會(huì)較大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力產(chǎn)生屈曲，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌事故發(fā)生。強(qiáng)度失效剛度失效屈曲失效疲勞失效蠕變失效松弛失效失效的分類(lèi)及其定義

強(qiáng)度失效(FailurebyLostStrength)—由于斷裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

強(qiáng)度失效的例子-汽輪機(jī)組失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則溫度過(guò)高壓力過(guò)高轉(zhuǎn)速過(guò)高葉片斷裂失效分類(lèi)

剛度失效(FailurebyLostRigidity)—由于過(guò)量的彈性變形引起的失效.失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則剛度失效問(wèn)題--過(guò)量的彈性變形引起的失效鉆床:支承立柱和水平梁剛度失效分類(lèi)

屈曲失效(FailurebyBuckling,FailurebyLostStability)—由于平衡構(gòu)形

的突然轉(zhuǎn)變而引起的失效.失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

屈曲失效

疲勞失效

(FailurebyFatigue)—由于交變應(yīng)力的作用,初始裂紋不斷擴(kuò)展而引起的脆性斷裂.失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

蠕變失效

(FailurebyCreep)—

在一定的溫度和應(yīng)力下,應(yīng)變隨著時(shí)間的增加而增加,最終導(dǎo)致構(gòu)件失效.火電機(jī)組中,長(zhǎng)期在高溫、高壓下服役的部件:主蒸汽管道、導(dǎo)汽管、汽缸等動(dòng)力工程-蠕變問(wèn)題塑料繩重物塑料繩室溫下的蠕變?nèi)渥儜?yīng)變:隨時(shí)間變化

松弛失效(FailurebyRelaxation)—在一定的溫度下,應(yīng)變保持不變,應(yīng)力隨著時(shí)間增加而降低,從而導(dǎo)致構(gòu)件失效.失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壓力容器在密封--螺栓壓力容器在密封時(shí)需要用螺栓栓緊，螺栓就承受了預(yù)緊力，隨著時(shí)間增加，這個(gè)力就會(huì)越來(lái)越小，以至于密封失效。應(yīng)力松弛失效分類(lèi)(6)強(qiáng)度失效剛度失效屈曲失效疲勞失效蠕變失效松弛失效失效的概念與分類(lèi)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線脆性材料(鑄鐵)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線韌性金屬材料(Q235,16Mn)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則歸納:

Q235,16Mn有明顯的四個(gè)階段.問(wèn):是否所有的韌性材料都有四個(gè)階段?0.2定義:條件屈服應(yīng)力(0.2)—塑性應(yīng)變等于0.2％時(shí)的應(yīng)力值韌性材料的屈服應(yīng)力(黃銅,高碳鋼)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第11章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則ABC－延伸率當(dāng)>5%稱為韌性材料l0原始標(biāo)矩,lu試件拉斷時(shí)標(biāo)距長(zhǎng)度.標(biāo)記線PP如何判斷材料韌性(塑性)好壞--韌性指標(biāo)當(dāng)<5%稱為脆性材料再加載卸載與再加載后對(duì)材料力學(xué)性能的影響單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第11章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則OE?p?pFE單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則E和s同拉伸屈服后曲線不同低碳鋼單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則b高于受拉的情況,約為4-5倍抗壓優(yōu)于抗拉鑄鐵

單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下材料的強(qiáng)度失效判據(jù)韌性材料(屈服)脆性材料(斷裂)=b=s單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則思考:單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下失效判據(jù)？特別注意以壓桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)為優(yōu)先的原則屈服斷裂復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度失效大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,材料在常溫靜載下的強(qiáng)度失效有兩種:由實(shí)驗(yàn)可確定單拉應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則如何確定復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則?根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假說(shuō),建立強(qiáng)度失效理論

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(四種)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

形狀改變比能準(zhǔn)則

斷裂準(zhǔn)則

無(wú)裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則

帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—

線彈性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則

莫爾準(zhǔn)則(自學(xué))幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則(兩種)

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

形狀改變比能準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。1231=s幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1231=s最大切應(yīng)力準(zhǔn)則發(fā)生屈服失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證材料不屈服失效最大切應(yīng)力準(zhǔn)則適用性

(Tresca’sCriterion)

適用材料:鋼、銅、鋁等韌性材料判斷屈服----準(zhǔn)則

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

形狀改變比能準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則(Mises’sCriterion)

無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元的形狀改變比能達(dá)到了一個(gè)共同的極限值。

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則123=s幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則=形狀改變比能準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則適用材料:鋼、銅、鋁韌性材料最大切應(yīng)力準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則直觀上看那個(gè)更精確?韌性材料發(fā)生屈服判據(jù):斷裂準(zhǔn)則(CriteriaofFracture)無(wú)裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則

斷裂準(zhǔn)則(CriteriaofFracture)無(wú)裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則(MaximumTensile-StressCriterion)無(wú)論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生脆性斷裂,都是由于微元內(nèi)的最大拉應(yīng)力達(dá)到了一個(gè)共同的極限值。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123=b脆性斷裂幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

無(wú)裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則適用性鑄鐵、玻璃、石膏等多數(shù)脆性材料在一般應(yīng)力狀態(tài)下均發(fā)生脆性斷裂計(jì)算應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度的概念將設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中直接與許用應(yīng)力[σ]比較的量,稱之為計(jì)算應(yīng)力σri或應(yīng)力強(qiáng)度Si(最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則)(最大切應(yīng)力準(zhǔn)則)(形狀改變比能準(zhǔn)則)幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則統(tǒng)一式線彈性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則(介紹）幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則問(wèn):對(duì)含有裂紋的材料,已有強(qiáng)度準(zhǔn)則是否成立?實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):即使是韌性材料,含有裂紋,可能會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷,失效應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度.問(wèn):用什么準(zhǔn)則判斷含有裂紋的材料斷裂失效?線彈性斷裂力學(xué)理論(斷裂準(zhǔn)則)應(yīng)力集中概念裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)公式帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則介紹線彈性斷裂力學(xué)-幾個(gè)基本概念應(yīng)力集中應(yīng)力集中：截面幾何尺寸突變,局部應(yīng)力增大的現(xiàn)象應(yīng)力集中(拉伸板)應(yīng)力集中因數(shù)

K=max/avg幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則兩板連接應(yīng)力集中因數(shù)K與r/d的關(guān)系曲線(實(shí)驗(yàn))幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則裂紋附近區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)(研究思路)：研究拉伸板:1.研究橢圓孔附近區(qū)域應(yīng)力分布（長(zhǎng)軸為2a,短軸為2b)2.短軸2b0,橢圓孔變?yōu)榱鸭y,得到裂紋附近區(qū)域應(yīng)力分布斷裂力學(xué)材料含裂紋的情況

裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)2arxyσσσ—名義應(yīng)力(平均應(yīng)力）幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則KI—應(yīng)力強(qiáng)度因子r=0,應(yīng)力具有奇異性注意坐標(biāo)系(裂紋右端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn))按傳統(tǒng)的失效判據(jù),上述構(gòu)件在很小力的作用下便會(huì)失效。但是情況并非如此，含裂紋體一般都有一定的承載能力。但總體上講：應(yīng)力集中區(qū)材料由韌性向脆性轉(zhuǎn)變

斷裂失效判據(jù)

KI=KIC

KI—應(yīng)力強(qiáng)度因子

KIC—斷裂韌性(由實(shí)驗(yàn)確定)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:經(jīng)典強(qiáng)度準(zhǔn)則對(duì)帶裂紋體不再適用

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則介紹帶裂紋體的斷裂失效準(zhǔn)則

莫爾準(zhǔn)則(MohrCriterion)請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)教材中的有關(guān)章節(jié)幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例例題1已知：鑄鐵構(gòu)件上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。鑄鐵拉伸許用應(yīng)力[]=30MPa。試對(duì)該危險(xiǎn)點(diǎn)的強(qiáng)度進(jìn)行校核。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則解：首先根據(jù)材料和應(yīng)力狀態(tài)確定失效形式，選擇設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。脆性斷裂，最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則max=1[]其次確定主應(yīng)力例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則根據(jù)應(yīng)力圓或主應(yīng)力公式確定主應(yīng)力例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則其次確定主應(yīng)力1＝29.28MPa,2＝3.72MPa,3＝0

max=1<[]=

30MPa結(jié)論：強(qiáng)度是安全的。例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則問(wèn)題:若[]=

29MPa,強(qiáng)度是否安全?max=1=29.28MPa>[]=

29MPa問(wèn)題:若[]=

29MPa,強(qiáng)度是否安全?1不超過(guò)[]的5%,即認(rèn)為強(qiáng)度合格.工程設(shè)計(jì)中規(guī)定:應(yīng)力強(qiáng)度不超過(guò)[]的5%,強(qiáng)度合格已知：和試寫(xiě)出:最大切應(yīng)力準(zhǔn)則和形狀改變能密度準(zhǔn)則的表達(dá)式。例題2幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則'''"'=0根據(jù)應(yīng)力圓或主應(yīng)力公式確定主應(yīng)力解：首先確定主應(yīng)力例題2幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題2對(duì)于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則對(duì)于形狀改變比能準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則請(qǐng)同學(xué)思考:1.從安全角度,哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)更保守?2.哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的構(gòu)件更精巧些?

結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論首先,要區(qū)分一點(diǎn)失效與構(gòu)件失效情況1:一點(diǎn)失效即意味整個(gè)構(gòu)件失效結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論情況2:一點(diǎn)失效和整個(gè)截面(構(gòu)件)不失效結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則MMM一點(diǎn)失效并不意味構(gòu)件失效

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論首先,要區(qū)分一點(diǎn)失效與構(gòu)件失效結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則其次,要區(qū)分強(qiáng)度失效與剛度失效的區(qū)別剛度可能失效(加載點(diǎn)的撓度)強(qiáng)度